$Si_3N_4$ 기판 위에 PECVD 법으로 형성한 Tungsten Nitride 박막의 특성

Characteristic of PECVD-$WN_x$ Thin Films Deposited on $Si_3N_4$ Substrate

PECVD 법을 이용하여 Tungsten Nitride($WN_x$) 박막을 $WSi_3N_4$ 기판위에 형성하였다. $WN_x$ 박막은 기관온도, 가스의 유량, rf power 등의 공정변수를 변화시키면서 형성되었고, 서로 다른 질소원으로 $NH_3$와 $N_2$를 각각 사용하여 박막의 특성을 조사하였다. $WN_x$ 막 내의 질소함량은 $NH_3$와 $N_2$의 유량에 따라 0~45% 정도로 변화하였으며, $NH_3$를 사용하였을 때, 최고 160nm/min의 높은 성장률을 나타내었다. $WSi_3N_4$ 기판 위에서는 TiN이나 Si 위에서보다 높은 성장률을 나타내었다. $WN_x$ 박막의 순도를 AES로 측정해 본 결과 $NH_3$를 사용했을 때 고순도의 박막을 얻을 수 있었다. XRD 분석으로 순수한 다결정의 W가 비정질의 $WN_x$로 변화되는 것을 알 수 있었으며, 이것은 $WN_x$가 식각 공정시 미세 패턴 형성이 W보다 유리할 것이라는 것을 보여준다. TiN, NiCr, Al 등의 다양한 기판 위에 형성해 본 결과 Al 위에서 최대 $1.6 {\mu}m$의 두꺼운 막이 형성되었다.

Tungsten nitride($WN_x$) films were deposited by PECVD method on silicon nitride($WSi_3N_4$) substrate. The characteristics of $WN_x$ film were investigated with changing various processing parameters ; substrate temperature, gas flow rate, rf power, and different nitrogen sources. The nitrogen composition in $WN_x$ film varied from 0 to 45% according to the $NH_3$ and $N_2$ flow rate. The highest deposition rate of 160 nm/min was obtained for the $NH_3$ gas and relatively low deposition rate of $WN_x$ films were formed by $N_2$ gas. $WN_x$ films deposited on $WSi_3N_4$ substrate had higher deposition rate than that of TiN and Si substrates. The purity of $WN_x$ film were analyzed by AES and higher purity $WN_x$ films were deposited using $NH_3$ gas. The XRD analysis indicates a phase transition from polycrystalline tungsten(W) to amorphous tungsten nitride($WN_x$), showing improved etching profile of $WN_x$ films Thick $WN_x$ films were deposited on various substrates such as Tin, NiCr and Al and maximum thickness of $1.6 {\mu}m$ was obtained on the Al adhesion layer.